Populační ekologie Mojmír Vlašín Živé soustavy kolem nás – hierarchie (molekuly, buňky,organismy,populace, společenstva….biosféra) Jedinec, základní jednotka, která vstupuje do konkrétních vztahů. U eusociálních druhů (mravenci) je hranice mezi jedincem a populací nezřetelná Populace – důležitá úroveň, zde se rozhoduje o směru evoluce druhu, o přežití druhu, o pozici ve společenstvu Populace: soubor všech jedinců stejného druhu, kteří ve stejném čase existují na stejném místě (a navzájem si vyměňují genetickou informaci) Např.: Populace konikleců na PR Kamenný vrch > Populace: soubor všech jedinců stejného druhu, kteří ve stejném čase existují na stejném místě a navzájem si vyměňují genetickou informaci Ekologie populací – zabývá se studiem jevů, jejich dynamiky a struktury v populacích Cíl: objasnit dynamiku populací, tj. jakým způsobem rostou, či klesají a proč se tak děje (=kauzalita!) Populace: *dvě základní hodnoty: velikost a denzitza *tři základní charakteristiky :porodnost (natalita), úmrtnost (mortalita), pohyb jedinců (migrace, disperze) > Ø vzájemné vztahy mezi populacemi mezidruhová konkurence (kompetice) Společenstvo (cenóza) • vnitrodruhová – teritorialita • mezidruhová – rozrůznění nik > Populace Ø k červnu 2009 je populace lidí na Zemi odhadována na 6 790 062 216 jedinců - organizmy propojeny s prostředím (ekosystém), které je limituje 1.Populace (hustota populace muže být zp. vazbou) 2.Podmínky prostředí (klim. faktory, zákon minima) 3.Zdroje (potrava, úkryty, prostor) 4.„Enemies“ (terminátoři: predátoři, paraziti, konkurenti) Existuje systém zpětných vazeb! Systém je dynamický, dynamika = posloupnost stavů, stav systému= kombinace stavů složek (predátor x kořist – dáno hustotou popul. predátora a kořisti) – změna = událost, sled identických událostí = proces, míra procesu = počet událostí na čas. jednotku Limity > – valence - schopnost ex. v určitém rozmezí pod. – tolerance – míra schopnosti snášet nepříznivé p. Ekologická valence optimum tolerance tolerance Druhy: Ø stenovalentní (stenoekní) (fce. bioindikátorů) Ø euryvalentní (euryekní) Ø80:20 (snášenlivost) Zdroje Neobnovitelné (např.fosfor v půdě) – Obnovitelné (např. smrkové šišky) Limitující faktory, zákon minima, rovnovážná hustota populace K Potrava, voda,hnízdní dutiny, prostor, světlo > Ostatní organizmy– „enemies“ (terminátoři) – soutěží s danou populací o stejné zdroje => kompetitoři (např.křivky a strakapoudi o šišky) - populace sama je pro ně zdrojem => predátoři, patogeny, parazité (zebra a lev) => Negativní vliv na přežívání a reprodukci => snižují míru populačního růstu > Rozmístění (disperze) jedinců v populaci pravidelné nepravidelné shloučený > = charakteristiky populací, se kterými je třeba počítat při modelování populačního růstu! Jen v ideálním případě je růst populace dán pouze natalitou a mortalitou…ideální případy, jak známo, nenastávají (Příklad : počet divokých prasat je určován nejen natalitou/ mortalitou, ale i -nebo hlavně- migrací ) Všechny organismy – schopny přemísťování v prostoru (živočichové víc než rostliny) Škála pohybů – široká – od pasivního transportu semen rostlin až po aktivní pohyby mobilních zvířat. Migrace > Migrace - na velkou vzdálenost, hromadně - směrované, s návratem - periodické, předvídatelné - aktivní, i mezi generacemi - v průběhu migrace inhibice reprodukce, motivace často potravní > Migrace opakované denní a přílivové pohyby (např. plankton, netopýři) sezonní roční pohyby mezi stanovišti ( tah žab a jiných obojživelníků) migrace na velkou vzdálenost (kytovci, karibu, tažní ptáci) Migrace jednorázové či bez návratu Ø anadromní (z mořské vody do sladké např.losos) Ø katadromní (opačně např. úhoř) Ømigrace ryb– organismus se narodí v jednom prostředí, migruje do jiného, zde vyrůstá a k rozmnožování se opět vrací zpět, . Dormance dormance je migrace v čase a nikoliv v prostoru (vlaštovky x vrápenci) D. prediktivní (primární) – začíná před příchodem nepříznivých podmínek => sezónní adaptace = diapauza (u bezobratlých) – nezbytná, pozastavení vývoje, spouštěč, obligatorní(1 generace) x fakultativní (více generací, poslední) D. konsekvenciální (sekundární) – až s příchodem nepříznivých podmínek, u živočichů – kviescence - odeznění s odchodem nepříznivých podmínek (hibernace, estivace) > Populační velikost = početnost = abundance nám říká, kolik je v populaci jedinců, to je jasné… Proč to ale potřebujeme vědět? Velikost populace, její hustota = důležitý znak!! Organismy mění tělesnou velikost, sociální organizaci aj. v závislosti na hustotě!!! Populační hustota > Demografie = vědní obor zabývající se otázkou jak populační struktura ovlivňuje populační růst Populační růst je dán mírou 3 základních procesů, natality a mortality (+-migrace) modelování růstu populace bez zohlednění její struktury velmi nepřesné odhady, proto: důraz na strukturu populace! Struktura = skladba populace (pohlavně se rozmnožujících živočichů), dána zastoupením (proporcí) jedinců v kategoriích a to zejména: 1. věková 2. velikostní/stádiová 3. pohlavní 4. sociální Struktura populace > Ø kolísání početnosti (demografie) • oscilace (1 rok) • fluktuace (více let) • gradace (nepravidelná) Populační ekologie struktura populace (věková, hmotnostní, velikostní, sociální, sexuální (poměr pohlaví, obvykle 1:1) pyramida zvon urna postproduktivní reproduktivní prereproduktivní Populační ekologie věková struktura populace v ČR průměrný věk v ČR 1950 29,7 roků 1991 36,5 roků 2001 39 roků 2030 46 roků Populační ekologie •v konečné fázi je dosaženo přibližně rovnovážného stavu, kdy početnost (hustota) kolísá kolem hraniční hodnoty, kterou označujeme jako nosnou kapacitu prostředí K (odpovídá počtu jedinců, které může dané prostředí uživit). K • nejčastější typ N t Uzavřený (logistický) růst modeluje křivka tvaru „S“ Zpočátku hustota populace stoupá pomalu (ještě existuje jen málo reprodukčních jedinců), pak se růst zrychluje (logaritmická fáze), ve třetí fázi se růst jednoznačně zpomaluje vlivem „odporu prostředí“ Otevřený růst modeluje křivka tvaru „J“ • méně častý typ růstu •počáteční fáze pomalého růstu, následuje rychlý, exponenciální růst, zastaví se, až populace překročí určité meze dané prostředím (málo potravních zdrojů, nedostatek místa) •početnost pak obvykle opět klesá na nízké hodnoty • tato forma růstu populace je typická pro některé druhy hmyzu (většinou s jednou generací v roce), jednoleté rostliny, sinice, řasy • objevuje se na místech nově kolonizovaných nebo při sezónním vzniku výhodných podmínek N t Kolísavý růst , křivka S • méně častý typ růstu •S stratégové lpočetnost obvykle opět klesá na nízké hodnoty a znovu stoupá • tato forma je typická pro specialisty na stresové prostředí N Délka života Regulace populací Žádná populace neroste nekonečně, s rostoucí velikostí populace, se její růst zpomaluje, až se nakonec zastaví, případně začne i klesat. V reálu: čím víc jedinců, tím míň potravních zdrojů, úkrytů, roste vnitrodruhová kompetice, riziko predace a infekce!! => vznik negativní zpětné vazby!! Výsledek: regulace pop. růstu, nastává ekvilibrium – vyrovnaný stav, velikost populace dosahuje nosné kapacity prostředí (K)!!! > Sezónní změny populační hustoty - OSCILACE - úzce spjaty se sezónními změnami faktorů prostředí - nejnápadnější asi v mírném pásu, mohou se projevit i v tropech (kolísání hustoty hmyzu a ptáků v závislosti na kvetení a dozrávání plodů některých rostlin) Kolísání populační hustoty v průběhu více let - FLUKTUACE -vliv meziročních rozdílů abiotického prostředí, nepravidelné (př. volavky a krutá zima) - někdy jako fluktuace označovány spojené cykly populace kořisti a predátora (zajíc a rys – 10-11 let, lumík a sovice sněžní 3 – 4 letý cyklus) Kolísání > Gradace U některých druhů => GRADAČNÍCH <= dochází ve víceméně pravidelných, několikaletých obdobích k silnému přemnožení => GRADACI <=, kdy křivka početnosti vysoko přesáhne nosnou kapacitu prostředí. hraboš polní lumík norský saranče pustinná bekyně mniška lýkožrout smrkový >